Värisävymittauksen luotettavuus ja toistettavuus: Geometrialtaan pienet ja kaarevat muoviosat

Abstract

Värisävymittaus on yksi MSK Plast Oy:n käyttämistä tuotannonaikaisista mittausmenetelmistä. Tässä työssä tutkitaan värisävymittauksen luotettavuutta ja toistettavuutta, kun mitataan geometrialtaan pienten ja/tai kaarevien ruiskuvalulla valmistettujen muovikappaleiden värisävyä. Tutkimuksen tavoitteena on löytää mahdollisimman luotettavat ja toistettavat mittausmenetelmät osille, joita on geometriansa vuoksi vaikea mitata. Yrityksessä on useita työntekijöitä jotka suorittavat värisävymittauksia. Tämän vuoksi halutaan selvittää, kuinka paljon vaihtelua eri mittaajat aiheuttavat mittaustuloksiin. Tarkoitus on luoda työntekijöiden käyttöön osakohtainen ohjeistus, jossa määritellään kaikille yrityksen valmistamille mitattaville osille sopivin mittauskohta ja värimittarin mittakärki. Liitteessä A on esitetty tutkimustulosten pohjalta luotu ohjeistus tutkittavana olleiden osien osalta. Tutkimuksen värisävymittaukset suoritettiin spektrofotometria käyttäen. Spektrofotometri on mittalaite, jonka toiminta perustuu spektrofotometriaan. Käytössä oli Konica Minolta CM-700d spektrofotometri, joka käyttää CIELAB-väriavaruuden värikoordinaatteja värisävyn numeeriseen ilmaisuun.

Työhön sisältyy neljä erillistä tutkimusta: mittarin mittakärkien ja tutkittavien osien mittauskohtien vertailu, olosuhdemittaukset, stabiilisuusmittaus sekä MSA-tutkimus. Tutkimuksen ensimmäisessä osassa vertailtiin tutkimukseen valittuja mittakärkiä ja yhden tutkittavan osatyypin mittauskohtia. Olosuhdemittauksia oli suorittamassa kolme eri mittaajaa: kokenut mittaaja, jonkin verran mitannut mittaaja ja täysin kokematon mittaaja. Olosuhdemittaukset suoritettiin tutkimuksen ensimmäisessä vaiheessa valittuja kärkiä ja mittauskohtia käyttäen. Tutkittavana oli viisi eri olosuhdetta: valoisa, pimeä, mittaus valkoista ja mustaa taustaa vasten sekä mittaus mustaa pehmustetta vasten. Stabiilisuusmittauksessa tutkittiin mittaustulosten vaihtelua ajan funktiona, kun mittaukset suoritettiin mahdollisimman muuttumattomissa olosuhteissa peräkkäisinä työpäivinä. MSA-tutkimuksen avulla selvitettiin, kuinka suuri osa mittaustulosten vaihtelusta johtuu itse mittausmenetelmästä. Tuloksia analysoidessa vertailtiin mittaustulosten hajontaa sekä kunkin mittausmenetelmän kyvykkyyttä.

Yleisesti ottaen tutkimustulosten perusteella tultiin siihen tulokseen, että käytössä oleva mittalaite ei täysin sovellu geometrialtaan pienten ja kaarevien osien värisävyn mittaamiseen. Mittarin kärjen mittausaukko ei peity kokonaan, kun mitattava osa asetetaan sitä vasten. Tällöin mittarin käyttämä valo ei kohdistu suoraan osan pintaan, joten mittaustulos vääristyy. Eri mittaajien ja olosuhteiden välillä havaittiin olevan selvää eroa. Mittaajien välinen ero korostui erityisesti, kun mitattiin hyvin pieniä ja kaarevia osia. Erosta ei kuitenkaan löytynyt selkeää johdonmukaisuutta, vaan oli täysin osa- ja olosuhdekohtaista, kenellä mittaajista oli pienin hajonta mittaustuloksissa. Mittaustulosten todettiin olevan stabiileja ajan suhteen.

Mittaustulosten pohjalta päädyttiin ratkaisuun, että mittaukset tullaan jatkossa suorittamaan valoisassa, sillä se on käytännön järjestelyiden kannalta yksinkertaisin ratkaisu. Jokainen mittaaja tulee jatkossa suorittamaan mittaukset samassa paikassa samaa mittausmenetelmää noudattaen, jotta mittaajien välinen ero saadaan minimoitua.